DE2920750A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING GRAY CAST IRON CHILLES AND SANDFORM BOXES FOR IT - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING GRAY CAST IRON CHILLES AND SANDFORM BOXES FOR ITInfo
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22. V»· 197922. V »1979
Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen und Sandformkasten dafürProcess for the production of gray cast iron molds and sand mold boxes therefor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen für das Gießen von Stahlblöcken oder dergleichen, wobei die Kokille ihrerseits in einer Sandform gegossen wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Kokille sowie auf einen Sandformkasten zur Verwendung bei diesem Verfahren.The invention relates to a method for the production of gray cast iron molds for the casting of steel blocks or the like, the mold in turn being cast in a sand mold. The invention also relates to a Mold made by this process and a sand mold box for use in this process.
Stahlblöcke und dergleichen für die Weiterverarbeitung in Stahlwalzwerken und Stahlschmieden werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß eine Stahlschmelze in Kokillen aus Grauguß vergossen wird, und zwar entweder im fallenden oder im steigenden Guß. Die Hasse der Kokille ist dabei so gewählt, daß der größte Teil der Schmelzwärme der Schmelze in die Kokille abgeleitet wird.Steel blocks and the like for further processing in steel rolling mills and steel forges are usually produced by pouring molten steel in molds made of gray cast iron is poured, either in the falling or in the rising pour. The hatred of the mold is chosen so that most of the heat of fusion of the melt is diverted into the mold.
Zur Herstellung von Kokillen mit glatten Flächen ist die Einhaltung geeigneter Bedingungen an der Innenfläche derFor the production of molds with smooth surfaces, the observance of suitable conditions on the inner surface of the
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Kokille von Bedeutung. Bei öfterer Benutzung der Kokille wird ihre Innenfläche allmählich angegriffen bzw. korrodiert, wobei eine besondere Gefahr für schnelle Korrosion am "Fuß" bzw. am unteren Ende der Kokille besteht. Diese sogenannte "Auswaschung" (flushing) am unteren Ende der Kokille tritt insbesondere beim fallenden Guß infolge der ersten Berührung des fallenden Schmelzenstroms mit der Kokille auf. Wenn die Oberfläche der Kokille zunehmend angegriffen wird, wird diese mehr und mehr für das Gießen von Blöcken und dergleichen ungeeignet, so daß sie nach einer bestimmten Betriebszeit ausgesondert werden muß.Mold of importance. With frequent use of the mold, its inner surface is gradually attacked or corroded, there is a particular risk of rapid corrosion at the "foot" or at the lower end of the mold. These So-called "flushing" at the lower end of the mold occurs in particular when the casting falls as a result the first contact of the falling melt stream with the mold. When the surface of the mold is increasing is attacked, this becomes more and more unsuitable for the casting of blocks and the like, so that they must be sorted out after a certain period of operation.
Block-Kokillen werden ihrerseits durch Gießen in geteilten Sandformen hergestellt. Ein dafür benutzter Sandformkasten besitzt ein Innengehäuse und einen Boden, die z.B. einstückig ausgebildet und mittels einer Flanschverbindung mit einem äußeren Gehäuse verbunden sind. Zwischen Innen- und Außengehäuse wird um ein Modell der Kokille herum Formsand eingefüllt, der typischerweise zuerst mit einem Kunstharz, z.B. Furanharz, vermischt wird, um eine geeignete Kohäsion des Formsands zu erreichen. Während des Gießvorgangs verkohlt der größte Teil des Kunstharzes, so daß der Sand vor der Wiederverwendung gründlich gereinigt werden muß. Ein großer Anteil der Kosten für die Herstellung von Kokillen beruht auf dem Aufwand für die Wiederaufbereitung des Formsands und auf den Kosten für das verbrauchte Kunstharz. Block molds are in turn made by casting in split sand molds. A sand mold box used for this has an inner housing and a base which are, for example, formed in one piece and by means of a flange connection are connected to an outer housing. Molding sand is placed around a model of the mold between the inner and outer casing which is typically first mixed with a synthetic resin such as furan resin to obtain a suitable To achieve cohesion of the molding sand. During the casting process, most of the resin is carbonized, so that the Sand must be cleaned thoroughly before re-use. A large proportion of the cost of making Mold is based on the effort for recycling the molding sand and the cost of the used synthetic resin.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Kokillen zu schaffen, insbesondere von Kokillen, die gegen Beschädigung ihrer Innenflächen im Betrieb beständig sind und somit eine längere Nutzlebensdauer besitzen als die bisherigen Kokillen dieser Art.The invention is based on the object of creating an improved method for producing molds, in particular of molds that are resistant to damage to their inner surfaces during operation and thus a longer one Have a useful life than previous molds of this type.
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Die Erfindung bezweckt auch die Vereinfachung der Wiederaufbereitung des Sands nach dem Gießen einer Block-Kokille unter Verkleinerung der für diesen Gießvorgang benötigten Kunstharzmenge.The invention also aims to simplify reprocessing of the sand after casting a block mold, reducing the size required for this casting process Amount of resin.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen für das Gießen von Stahlblöcken oder dergleichen, wobei die Kokillen ihrerseits jeweils in einer Sandform gegossen werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach der Erstarrung zumindest der Innenfläche der Kokille in die Sandform ein Gas so eingeblasen wird, daß es mit der Innenfläche der Kokille im Bereich ihres unteren Endes in Berührung gelangt. Als Gas wird zweckmäßig Luft benutzt, die vorzugsweise an einer oder mehreren Stellen im Bereich des unteren Endes der Innenfläche der Kokille in die Sandform eingeblasen wird.This object is achieved in a process for the production of gray cast iron molds for the casting of steel blocks or the like, the ingot molds for their part are each cast in a sand mold, solved according to the invention by that after the solidification of at least the inner surface of the mold in the sand mold, a gas is blown in such a way that it comes into contact with the inner surface of the mold in the region of its lower end. Air is expediently used as the gas used, preferably at one or more points in the region of the lower end of the inner surface of the mold is blown into the sand mold.
Besonders bevorzugt ist dabei, daß die eingeblasene Luftmenge so groß ist, daß zumindest am unteren Ende der Innenfläche der Kokille das Perlit durch Entkohlung in Ferrit umgewandelt wird. Es hat sich herausgestellt, daß die an der Innenseite des unteren Endes der Kokille eingeblasene Luft langsam durch den Formsand hochsteigt und eine gewisse Entkohlung der Innenfläche der Kokille bewirkt. Die Umwandlung der Graugußstruktur an dieser Fläche von Perlit zu Ferrit führt zu einer Verlängerung der Nutzlebensdauer der Kokille. Die ferritische Oberfläche ist beim Gießen von Blöcken oder dergleichen weniger anfällig für eine Beschädigung durch "Auswaschung" der Kokillenoberflache. Infolgedessen kann nicht nur die Kokille öfter benutzt werden, vielmehr können auch erheblich bessere Blöcke oder dergleichen Gußstücke erzielt werden.It is particularly preferred that the amount of air blown in is so large that at least at the lower end of the Inside surface of the mold the perlite is converted into ferrite by decarburization. It turned out that the air blown in on the inside of the lower end of the mold slowly rises through the molding sand and causes a certain decarburization of the inner surface of the mold. The transformation of the gray cast iron structure on this surface from pearlite to ferrite leads to an extension of the useful life of the mold. The ferritic surface is when casting blocks or the like, less susceptible to damage by "washing out" of the mold surface. As a result, not only can the mold be used more often, but also considerably better ones Blocks or the like castings can be achieved.
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Diese Ergebnisse lassen sich unter Verwendung herkömmlichen Formsands erreichen. Ein weiterer Vorteil wird jedoch erzielt, wenn ein Formsand benutzt wird, dessen Teilchen durch ein organisches Kunstharz gebunden sind. Wie erwähnt, können für diesen Zweck im allgemeinen Furanharze benutzt werden. Das Hindurchblasen von Luft durch den heißen Formsandkörper führt zu einer thermischen Regeneration des Sands. Bei der Temperatur, die der Formsand in dieser Stufe besitzt, können das restliche Furanharz und durch Crackung aus diesem gebildeter Kohlenstoff verbrannt werden, um als Gas zu entweichen. Dies führt zu einer augenblicklichen Volumenverkleinerung bzw. Schrumpfung des Formsands bei gleichzeitiger Verringerung seiner Kohäsion, wodurch das sogenannte "Abziehen" oder "Strippen" (stripping) der Kokille erleichtert wird. Nach dem Ausformen erweist sich der Formsand als merklich sauberer als dann, wenn keine Luft durch ihn hindurchgeblasen wird. Die Regeneration bzw. Wiederaufbereitung des Formsands läßt sich mithin wesentlich einfacher durchführen, während auch die Sandkörner dabei weniger stark beeinträchtigt werden. Dieser Umstand führt wiederum zu größerer Festigkeit des regenerierten Sands, was bedeutet, daß bei wiederholter Benutzung des Formsands insgesamt weniger Kunstharz benötigt wird. Die Erfindung bietet also nicht nur Wirtschaftlichkeit in bezug auf den Verbrauch an Kokillen pro Tonne des in diesen vergossenen Stahls, sondern auch Einsparungen an Kunstharz pro Tonne Kokillengewicht.These results can be achieved using conventional Reach Formsands. Another advantage is achieved if a molding sand is used, the particles through an organic synthetic resin are bound. As mentioned, furan resins can generally be used for this purpose will. Blowing air through the hot sand body leads to thermal regeneration of the Sands. At the temperature that the molding sand has in this stage, the remaining furan resin and by cracking carbon formed from this can be burned in order to escape as a gas. This leads to an instantaneous Volume reduction or shrinkage of the molding sand with a simultaneous reduction in its cohesion, whereby the so-called "stripping" or "stripping" of the mold is facilitated. After molding it turns out the molding sand as noticeably cleaner than when no air is blown through it. The regeneration or reprocessing of the molding sand can therefore be carried out much more easily, while the sand grains are less affected. This fact in turn leads to greater strength of the regenerated Sands, which means that if the molding sand is used repeatedly, less synthetic resin is required overall. The invention therefore not only offers economy in in relation to the consumption of ingot molds per ton of the steel cast in them, but also savings in synthetic resin per ton of mold weight.
Ersichtlicherweise müssen die in den Sand eingeblasene Luftmenge und die Einblaszeitdauer an das Gewicht und an die Form der Kokille angepaßt werden. Dennoch hat es sich herausgestellt, daß in den meisten Fällen gute ErgebnisseObviously, the amount of air blown into the sand and the duration of the blown in must take account of the weight and the Shape of the mold can be adjusted. Nevertheless, it has been found that in most cases it gives good results
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erzielt werden, wenn 2-4 Stunden nach Abschluß des Gießvorgangs Gas in einer Menge von 30 - 40 Nm /h während eines Zeitraums von 8-14 Stunden in die Sandform eingeblasen wird.can be achieved if gas in an amount of 30-40 Nm / h during 2-4 hours after completion of the casting process is blown into the sand mold over a period of 8-14 hours.
Die GB-PS 1 449 052 beschreibt ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Kokille durch Erwärmung derselben in einem elektrischen Ofen, um die Außenteile der Kokille durch Glühen oder Anlassen in Ferrit umzuwandeln, während der Innenbereich der Kokille mit Luft gekühlt wird, so daß dieser Teil sein perlitisches Gefüge beibehält. Dieses Verfahren unterscheidet sich erheblich vom erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Luft die Kokille in ihrer Sandform nach dem Gießvorgang berührt und die Innenfläche in Ferrit umgewandelt wird.GB-PS 1 449 052 describes a process for the heat treatment of a mold by heating the same in one electric furnace to convert the outer parts of the mold into ferrite by annealing or tempering, while the interior of the mold is cooled with air so that this part retains its pearlitic structure. This The method differs significantly from the method according to the invention, in which the air in their mold Touched the sand mold after the casting process and the inner surface is converted into ferrite.
Die DAS 1 191 076 beschreibt eine Block-Kokille, bei welcher die Innenfläche perlitisch mit feinkörnigem Graphit ist, während die Außenfläche aus Ferrit besteht. Dies ist wiederum von der Erfindung verschieden. Diese DAS schlägt vor, die Innenfläche der Kokille nach dem Gießen und nach der Entfernung des Formkerns einer Schockkühlung mittels eines Gastroms zu unterwerfen. Erfindungsgemäß wird dagegen in den Formsand in der Kokille Luft eingeblasen.DAS 1 191 076 describes a block mold in which the inner surface is pearlitic with fine-grain graphite, while the outer surface is made of ferrite. Again, this is different from the invention. This DAS beats before, the inner surface of the mold after casting and after removal of the mold core by means of shock cooling to submit to a gastro. According to the invention, however air is blown into the molding sand in the mold.
Der erfindungsgemäße Formkasten kennzeichnet sich dadurch, daß im Bereich des Innengehäuses eine (Ring-)Leitung mit auf gleichmäßige Abstände verteilten öffnungen oder Bohrungen für das Einblasen von Gas in die Sandform angeordnet ist.The molding box according to the invention is characterized in that that in the area of the inner housing a (ring) line with arranged at evenly spaced openings or bores for blowing gas into the sand mold is.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are preferred embodiments of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:
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Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Block-Kokille in einem Sandformkasten,1 shows a schematic longitudinal section through a block mold in a sand mold box,
Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Detailschnittansicht des Ausschnitts II in Fig. 1, und2 shows a detailed sectional view on an enlarged scale of section II in Fig. 1, and
Fig. 3 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 2 in abgewandelter Ausführungsform der Erfindung.3 shows a partial view of the arrangement according to FIG. 2 in a modified form Embodiment of the invention.
Fig. 1 veranschaulicht eine Kokille 1 in einem mit Formsand gefüllten Formkasten, der ein Innengehäuse 2 und ein Außengehäuse 6 aufweist. Das Innengehäuse 2 ist eine lotrechte Schale oder Hülse, die an einem Boden 3 befestigt ist, an dem wiederum ein Außenflansch 4 angeschweißt ist. Am Innengehäuse 2 ist weiterhin ein Trag- oder Heißauge 7 angebracht, mit dessen Hilfe das Innengehäuse angehoben werden kann. Die Kokille 1 ist im Formkasten zwischen Sandkörpern 8, 9 und 10 eingeschlossen. Dabei befindet sich der Sandkörper 8 unter dem Fuß bzw. unter dem unteren Ende der Kokille, während sich die Sandkörper 9 und 10 jeweils zwischen der Kokille und dem Innengehäuse 2 bzw. zwischen ersterer und dem Außengehäuse 6 befinden. Die Art und Weise, auf welche die Sandkörper mit Hilfe eines Modells geformt und angeordnet werden, ist dem Fachmann bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.Fig. 1 illustrates a mold 1 in a molding box filled with molding sand, which has an inner housing 2 and a Has outer housing 6. The inner housing 2 is a vertical shell or sleeve which is attached to a base 3 is, to which in turn an outer flange 4 is welded. A support or hot eye 7 is also located on the inner housing 2 attached, with the help of which the inner housing can be lifted. The mold 1 is in the molding box between sand bodies 8, 9 and 10 included. The sand body 8 is located under the foot or under the lower end the mold, while the sand bodies 9 and 10 are each between the mold and the inner housing 2 and between the former and the outer housing 6 are located. The way in which the sand bodies were shaped with the help of a model and arranged is known to the person skilled in the art and therefore does not need to be explained in more detail.
Nachdem die Sandkörper geformt worden sind und der Formkasten mit Hilfe eines wieder entfernten Modells gebaut worden ist, wird Eisen- oder Graugußschmelze in den durch das Modell festgelegten Formraum eingegossen, worauf dieser Eisenguß allmählich abgekühlt wird.After the sand bodies have been formed and the molding box has been built with the help of a model removed again, iron or gray cast iron melt is poured into the mold space defined by the model, whereupon this iron casting is gradually cooled.
Gemäß Fig. 2 sind das Innengehäuse bzw. die Innenschale 2 und die Bodenplatte 3 mittels eines Versteifungsrings 11According to FIG. 2, the inner housing or the inner shell 2 and the base plate 3 are provided by means of a stiffening ring 11
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miteinander verbunden. Über dem Versteifungsrxng 11 liegt eine Ringleitung 12 am Innengehäuse 2 an. Diese Ringleitung 12 ist mit einer Druckluftquelle 13 verbunden. In der Oberseite der Leitung 12 sind öffnungen oder Bohrungen vorgesehen, über welche bei Benutzung des Formkastens Druckluft in den Formsand eingeblasen werden kann, so daß diese Luft zumindest mit dem unteren Ende der Innenfläche der Kokille, d.h. der mit der in der Kokille zu vergießenden Stahlschmelze kontaktierten Fläche, in Berührung gelangt.connected with each other. Above the stiffening ring 11 lies a ring line 12 on the inner housing 2. This ring line 12 is connected to a compressed air source 13. In the top of the line 12 are openings or bores provided, via which compressed air can be blown into the molding sand when using the molding box, so that this air at least with the lower end of the inner surface of the mold, i.e. with that to be cast in the mold Molten steel contacted surface, comes into contact.
Als typisches Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wurde eine Block-Kokille von etwa 23 t nach Abschluß des Gießvorgangs drei Stunden lang abgekühlt, bis ihre Wandfläche erstarrt war. Danach wurde Druckluft mit einem Überdruck von 5 bar über die Leitung 12 während eines Zeitraums von 10 - 12 h in einer Menge von etwa 35 Nm /h eingeblasen.As a typical example of the method according to the invention a block mold of about 23 t was cooled for three hours after completion of the casting process until its wall surface was frozen. Thereafter, compressed air with an overpressure of 5 bar via line 12 during a Period of 10-12 h in an amount of about 35 Nm / h blown in.
Als Formsand wurde ein Gemisch aus Quarzsand und Furanharz benutzt; der größte Teil des Furanharzes verbrannte und entwich als Gas, während die Luft in den Formsand eingeblasen wurde. Der Luftüberschuß reichte aus, um die Innenfläche der Kokille so stark zu entkohlen, daß das Perlitgefüge an dieser Fläche in Ferrit umgewandelt wurde.A mixture of quartz sand and furan resin was used as the molding sand; most of the furan resin burned and escaped as a gas as the air was blown into the molding sand. The excess air was sufficient to cover the inner surface to decarburize the mold so strongly that the pearlite structure on this surface was converted into ferrite.
Es hat sich gezeigt, daß - je nach den anderen Umständen diese Verbesserung des Gefüges der Kokille zu Einsparungen im Kokillenverbrauch in der Größenordnung von 5 - 10 % führt.It has been shown that - depending on the other circumstances, this improvement in the structure of the mold leads to savings in the mold consumption in the order of 5 - 10%.
Aufgrund der zusätzlichen Kühlung durch das Hindurchblasen von Luft durch den Sand erwies es sich als möglich, die Kokille zwei Stunden eher aus dem Formkasten zu entnehmen. Dieses Ausformen ging dabei auch schneller und einfacher, vonstatten, weil der Formsand aufgrund der LufteinblasungBecause of the additional cooling from blowing air through the sand, it turned out to be possible that The mold can be removed from the molding box two hours earlier. This shaping was also faster and easier, take place because of the molding sand due to the air injection
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geschrumpft und lockerer war. Der Sand selbst erwies sich als merklich sauberer als in dem Fall, in welchem keine Luft durch ihn hindurchgeblasen wird, so daß sich der Sand besser für die Wiederverwendung eignete. Die höhere Restfestigkeit des Formsands kann unter gewissen Umständen eine Herabsetzung des Kunstharzbedarfs ermöglichen.was shrunk and looser. The sand itself was found to be noticeably cleaner than the case in which none Air is blown through it, making the sand more suitable for reuse. The higher residual strength the molding sand can, under certain circumstances, allow a reduction in the need for synthetic resin.
Eine verbesserte Verteilung des Luftstroms durch die Sandmasse kann auch dann erzielt werden, wenn die Bohrungen in der Ringleitung 12 gemäß Fig. 3 an der Unterseite dieser Leitung vorgesehen werden.An improved distribution of the air flow through the sand mass can also be achieved if the bores be provided in the ring line 12 according to FIG. 3 on the underside of this line.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also ein Verfahren zum Gießen von Block-Kokillen in einer Sandform geschaffen, bei dem nach dem Erstarren der Kokillenoberfläche im Bereich des unteren Kokillenendes Luft in den Formsand eingeblasen wird. Die eingeblasene Luft bewirkt eine Umwandlung des Perlits an der Innenfläche der Kokille in Ferrit. Hierdurch werden die Beständigkeit dieses Oberflächenbereichs gegenüber Korrosion beim Gießen von Blöcken, Brammen oder dergleichen in der Kokille verbessert und damit die Nutzlebensdauer der Kokille verlängert.In summary, the invention provides a method for casting block molds in a sand mold, in which, after the mold surface has solidified, air is blown into the molding sand in the area of the lower end of the mold will. The air blown in causes the pearlite on the inner surface of the mold to be converted into ferrite. Through this are the resistance of this surface area to corrosion when casting ingots, slabs or the like in the mold improved and thus the useful life of the mold extended.
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Claims (7)
Gießen von Stahlblöcken oder dergleichen, wobei die Kokillen ihrerseits jeweils in einer Sandform gegossen
werden, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Erstarrung zumindest der Innenfläche der Kokille1. Process for the production of gray cast iron molds for the
Casting of steel blocks or the like, the molds in turn each being cast in a sand mold
are, characterized in that after solidification at least the inner surface of the mold
mit der Innenfläche der Kokille im Bereich ihres
unteren Endes in Berührung gelangt.a gas is blown into the sand mold so that it
with the inner surface of the mold in the area of yours
comes into contact at the lower end.
groß ist, daß zumindest am unteren Ende der Innen-4. The method according to claim 3, characterized in that the amount of air blown in so
is large that at least at the lower end of the inner
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